手术用立体观察装置的制作方法

本发明涉及手术用立体观察装置。

背景技术：

在脑神经外科等中，医生一边放大观察术野一边手术的情况下，通常会使用手术显微镜。医生将眼睛贴近手术显微镜的目镜部，并经由手术显微镜的光学系统对患部进行放大观察。

如此通过手术显微镜放大观察术野的方法，由于经常需要将眼睛贴近目镜部，因此如果为了观察而使显微镜倾斜的话，医生的头也要斜过来，在手术中被强迫做出勉强的姿势。

因此，作为手术用立体观察装置，最近提出了代替手术显微镜，而通过内置摄像机的镜筒对患部的立体电子影像进行摄像并显示于监视器装置，并通过3D用的专用眼镜立体地进行观察的方法。

镜筒通过支架装置在悬挂的状态下移动自如地被支承，医生能够手持镜筒，自由地改变镜筒的位置以及方向，并选择最佳的观察方向。

由于不需要将眼睛贴近目镜部，因此医生可以用自由的姿势进行手术，不仅是医生，助手也可以观察同一监视器装置。关联技术在日本专利公开公报特开平11－318936号(专利文献1)中例示。

技术实现要素：

然而，在这种立体观察装置的情况下，由于医生的手接触到镜筒，因此需要在镜筒附近覆盖杀菌用的消毒布。由于监视器装置上不能盖上消毒布，因此被设置在远离镜筒的位置。因为监视器装置远离镜筒，所以为了确保医生的视觉辨认度，需要比较大的尺寸。

因此，作为现实问题，监视器的重量增加，由于重量平衡的问题，难以将监视器装置和镜筒一起支承于支架装置。假设将监视器装置和镜筒一起支承于支架装置的话，就需要大型且结实的支架装置，就压迫了手术室内的空间。

本发明是着眼于这样的关联技术而做出的，提供过一种即使不将支架装置大型化也能够将大型的监视器装置和镜筒一起支承的手术用立体观察装置。

根据本发明的第一技术方面，存在手术用立体观察装置，其包括：镜筒，所述镜筒收纳有获得术野的立体光学影像的光学单元，以及对由该光学单元获得的立体光学影像进行摄像并输出立体影像信号的摄像单元；支架装置，所述支架装置在支承该镜筒的状态下自如地移动至任意的位置；以及面板型监视器装置，所述面板型监视器装置显示基于由所述摄像单元输出的立体影像信号的立体影像,所述手术用立体观察装置的特征在于，所述支架装置包括设置于地板的基座，和相对于该基座以垂直轴为中心旋转自如的支架主体，在支架主体的左右方向一侧面上，设置有纵臂和横臂，所述纵臂被安装为中途部位以水平轴为中心前后倾斜自如，所述横臂的基端侧被轴支承在纵臂的上端并向横向延伸且在顶端保持有镜筒，并且，在支架主体上设置有向该支架主体的左右方向另一侧延伸、且在顶端保持有监视器装置的臂。

根据本发明的其他技术方面，其特征在于，纵臂及横臂是通过平衡配重来抵消镜筒重量的平衡式结构。

根据本发明的其他技术方面，其特征在于，臂是在水平方向折叠自如的结构。

根据本发明的其他技术方面，其特征在于，光学单元至少具备1个物镜光学系统，和通过了该物镜光学系统的左右一对的光束所通过的变倍光学系统，摄像单元具备对通过了变倍光学系统的光束进行受光的左右一对摄像元件，镜筒具备照明单元，所述照明单元能够以与物镜光学系统的光轴(K)不同的角度对术野照射照明光。

附图说明

图1是示出手术用立体观察装置的主视图。

图2是示出手术用立体观察装置的侧视图。

图3是示出镜筒的立体图。

图4是示出镜筒的内部结构的立体图。

图5是示出镜筒的内部结构的主视图。

图6是示出镜筒的内部结构的侧视图。

具体实施方式

图1～图6是示出本发明的优选的实施方式的图。以下的说明中，以将图1的X设为左右方向(水平方向)，将图2的Y设为前后方向(水平方向)，设X和Y相互垂直来进行说明。

支架装置1设置于手术室内，具备基座2和支架主体3。基座2具有锁定自如的小脚轮4，能够在解除锁定状态下在地板上移动，并能够在锁定状态下固定于地板上的需要的位置。

支架主体3设置在基座2上并以垂直轴V1为中心旋转自如。纵臂5的中途部分以由轴支承点a构成的水平轴H1为中心前后倾斜自如地被轴支承于支架主体3的左侧的侧面上。该纵臂5由铸件制造且具有上下很长的空心形状。

横臂6的基端侧通过轴支承点b上下旋转自如地被轴支承于纵臂5的上端。横臂6由在横向上延伸的弯曲状的金属管形成。在纵臂5的下侧设置有向后方延伸的底臂7，在底臂7的端部安装有配重W。横臂6的终端和底臂7的中途部分通过纵辅助臂8连接。由此形成包含纵臂5和纵辅助臂8的纵向的平行连杆。

基端臂9的下端被轴支承于纵臂5的上方的轴支承点b，顶端臂10的中途部分被轴支承于横臂6的顶端。基端臂9的上端和顶端臂10的上端通过笔直的横辅助臂11连接。由此形成包含横臂6和横辅助臂11的横向平行连杆。基端臂9通过纵臂5的内部结构以总是维持垂直状态的方式被构成。

在顶端臂10的下部设置有以垂直轴V2为中心旋转自如的箱体12。镜筒15经由两个辅助臂13、14被支承于箱体12。辅助臂13在上端固定有箱体12，另外的辅助臂14为L型且以倾斜轴T为中心旋转自如地被支承于辅助臂13的下端。镜筒15以水平轴H2为中心旋转自如地被支承于L型辅助臂14的下端。垂直轴V2、倾斜轴T、水平轴H2在与镜筒15的大致重心一致的一点交叉。镜筒15成为通过3个旋转轴由所谓万向支架机构支承的状态，可以在该位置上通过操作镜筒15的左右两侧的手柄16而自由变化方向。

如上所述，包含镜筒15并对其进行支承的纵臂5、横臂6全部安装在图1中支架主体3的左侧的侧面上。

在支架主体3的上部由长短两根长方块状的臂主体17、18构成的臂(水平臂)19相对于支架主体3在左右方向(水平方向)上向纵臂5的相反侧延伸。即使支架主体3绕垂直轴V1旋转也总是维持这个位置关系。臂主体17的向支架主体3的安装部以及臂主体17、18彼此的安装部以垂直轴为中心旋转自如地连接，并在水平方向上折叠自如但在上下方向上活动受限。

该臂19的顶端支承有监视器装置20。监视器装置20是典型的32英寸液晶面板型，其自身也相对于臂19的顶端以垂直轴为中心旋转自如。该监视器装置20显示由镜筒15拍摄的术野R的立体影像。手术实施者和助手等通过戴着专用眼镜21，能够立体地观察在监视器装置20显示的立体影像。

接下来对镜筒15的内部结构进行说明。

镜筒15是能够立体摄像的结构，在内部形成左右两道光路L。在镜筒15的下部设置有由3片透镜构成的物镜光学系统22。物镜光学系统22的光轴K上存在作为观察对象的术野R。物镜光学系统22可以通过使一部分的透镜可动而让焦距从300mm到1000mm可变。物镜光学系统22是前后被去掉的形状，在后侧形成有用遮光板隔开的圆弧状的缺口部24。

照明单元25以内置于镜筒15内的状态被设置于缺口部24。照明单元25的光轴S相对于物镜光学系统22的光轴K以规定的角度θ被设置。照明单元25内置由LED光源并且白色的照明光E可以从相对于术野R倾斜的方向照射。此外，通过未图示的旋转结构，照明单元25的角度构成为与物镜光学系统22的焦距联动地变化，照明光E的主轴方向被构成为总是朝向术野R的中心。

尽管照明单元25被设置于镜筒15的内部，但也可以设置于其外部，通过光纤将照明光E引导至镜筒15内，从镜筒15照射术野R，也可以将照明单元25自身安装在镜筒15的外表面并于该处照射术野R。

在物镜光学系统22的上部设置有沿两道光路L的左右一对的变倍光学系统26。采用变倍光学系统26，可以放大至40倍。光路L经过成像透镜27而被引导至摄像元件(CCD)28。摄像元件28典型地是CCD面型图像传感器。该实施形式下，利用物镜光学系统28及变倍光学系统26及成像透镜27构成“光学单元”，利用摄像元件28构成“摄像单元”。

通过将来自照明单元25的照明光E照射至术野R，术野R的反射光被导入至物镜光学系统22。此时的反射光的主要成分是漫反射光(后向散射光)，包含强烈散射成分的正反射光(前向散射光)由于照明单元25具有角度θ，因此不直接回到物镜光学系统22(参照图6)。

导入物镜光学系统22的反射光沿着光路L通过变倍光学系统26，这之后通过两个摄像元件28受光，获得相互有视差的左眼用像和右眼用像。该有两眼视差的左右的像作为立体影像信号通过控制器29被合成并显示于监视器装置20上。通过戴着专用眼镜21观察监视器装置20的显示可以进行术野R的立体观察。通过摄像元件28对术野R进行摄像时，如上所述，因为术野R中的正反射部分不直接进入物镜光学系统22，所以可以回避对摄像元件28的不良影响。

接下来对该立体观察装置的手术室内的实际操作方法进行说明。

镜筒15在接近术野R的位置，此外由于手术实施者的手接触该手柄16，因此镜筒15及其周边部分通过消毒布30覆盖。具体地说，从镜筒15开始到纵臂5的上侧为止连续地通过消毒布30覆盖。监视器装置20利用臂19位于远离镜筒15的位置，此外，由于其自身如果被消毒布30覆盖的话就看不见显示，因此不用消毒布30覆盖。

关于监视器装置20，由于臂19可以在水平方向上自由折叠的装置，因此能够通过调整折叠程度，将监视器20的位置、方向设定为最优选状态。

由于监视器装置20在远离支架主体3的位置，因此为了确保其视觉辨认度而采用较大的尺寸(32英尺)。因此，尽管拥有某种程度的重量，但由于监视器装置20通过臂19而位于其他的重物即镜筒15、纵臂5以及横臂6的相反侧，即使不特地设置平衡配重也可以谋求以支架主体3为中心的左右的重量平衡。

因此，即使支架主体3不是大型且结实的装置，也可以以稳定的状态支承镜筒15及监视器装置20两方。此外，由于支承镜筒15等及监视器装置20的支架主体3可以相对于基座2以垂直轴V1为中心旋转自如，即便使支架主体3旋转，左右的重量平衡也不变，因此镜筒15等及监视器装置20的稳定的支承状态不变。

此外，由于纵臂5及横臂6是通过平衡配重W抵消镜筒15的重量来保持平衡的平衡式结构，不仅是左右方向，前后方向也可以谋求以支架主体3为中心的重量平衡，支架装置1成为更加稳定的状态。

另外，监视器装置20在不使用时、输送时，能够让臂19折叠而变成接近支架主体3的收纳状态。

以上的实施状态中以佩戴专用眼睛观察的监视器装置20为例，但不仅限于此，也能够是可以裸眼立体观察的监视器装置。

根据本发明的技术方面，在支架主体的左右方向的一侧面设置有纵臂、横臂和镜筒，且监视器装置设置于向左右方向另一侧延伸的臂的顶端，因此可以谋求以支架主体为中心的左右的重量平衡，即使是大型的监视器装置，也能够以较小的支架主体进化支承。由于支架主体相对于基座以垂直轴为中心旋转自如，所以即便使支架主体旋转左右的重量平衡也不变。

此外，由于纵臂及横臂是通过平衡物抵消镜筒的重量的平衡式结构，因此可以谋求以支架主体为中心的前后的重量平衡，支架装置成为更加稳定的状态。

此外，由于臂在水平方向折叠自如，因此可以通过折叠程度进行监视器装置的位置、方向的调整，且在不使用时、输送时将臂折叠，使监视器装置接近支架主体而变成收纳状态。

进而，由于照明单元的角度和物镜光学系统的光轴不一致，因此在术野反射的正反射成分难以直接回到物镜光学系统，可以回避对摄像单元的不良影响。